Kênh logic (Logic channels):

Một phần của tài liệu Sự phát triển của thông tin di động GSM lên 3G và vấn đề an ninh trên mạng GSM (Trang 52)

K ê n h logic là kênh m ang th ơ n g tin cần truyền giữa BTS và MS. Các kênh logic được sắp x ế p ớ các kênh vật lý. Dựa vào loại thơng tin m a n g trên kênh logic, người ta chia làm hai loại kênh logic đ ĩ là:

- K ênh lưu lượng TC H (Traffic C hannel) - K cnh diều khiển CC H (Control C hannel)

- Luân vãn tơt nghicp - Chươns 3 : Giao tiếp vỏ ill veil iro n s G SM

3.1.2.1. Kcnh lưu lượng (Traffic channels):

K ê n h lưu lượng là kênh được sử dụng c h o c á c dịch vụ thoại và sơ liệu, là kênh đường lèn và xuống, điếm tới điểm . C ĩ hai d ạn« kênh lưu lượng đ ĩ là:

- K ê n h tồn tốc Bm (TCH/F): T ốc đ ộ truyề n dẫn là 13 K bps - K ê n h b á n tốc L m (TCH /H ): T ố c độ truyền dẫn là 6,5 Kbps

Chú v:

Đ ể cĩ thể truyền dẫn ở tốc đ ộ 13 K bps phù hợ p với m ạn g s ố liệu cĩ tốc độ truyền d ẫ n sờ 64 Kbps luật A, (hoặc 56 K b p s luật ịi). M ộ t phươ ng thức m ã hĩa tín hiệu thoại đặc biệt đ ã dược sử d ụ n g c h o GSM:

- T ố c đ ộ lấy máu: 8000 m ẫu/s - M ỗi m ẫu được m ã h ĩ a 13 bits.

- 2 0 m s tạo thành m ột c ụ m m ã hĩa 260 bits (13 K bps)

- Mỗi cụ m dược c h ia theo mức đ ộ quan trọng thành lớp 182 bits q uan trọng và 78 bits khơng q uan trọng lắm.

- Đê c h ố n g lại lỏi truyền dẫn, lớp 182 bits dược m ã thành 378 hits.

- Kết q u ả là m ột đ o ạ n (20 m s) bao gồm 4 5 6 bits (378 hits + 78 bits) được chia Ihành 8 khối 57 bits (8 X 57).

- D ịng s ố liệu dược c h u y ể n di ở các khe thời gian T D M A .

3.1.2.2. Kênh Điều khiên (Control channels):

K ênh dieu khiển là kênh m a n g th ơ n g tin b á o hiệu h a y đ ồ n g bộ lại, được chia thành 3 loại kênh d ĩ là:

■ C á c kênh q u ả n g há BCH (B roadscast Channel):

o K ènh hiệu c h ỉn h tần s ố FCCH (F re q u e n c y C orrection Channel): kênh này m an g th ơ n g tin đ ể hiệu chỉnh tần s ố củ a MS. L à kênh đường xuống, điếm tới đ a đ iểm .

o K ênh đ ổ n g bộ SCH (Synchronous Channel): K ênh này m a n g thịng tin đế d ồ n g bộ c h u n g (số k h u n g T D M A ) của MS và nhận d ạng BTS (BSIC). Là kènh đường xuống, điểm tới đa điểm .

o K c n h điều kh iển q u à n g há BCCH (Broadscast C ontrol Channel): K ênh này phát q u ả n s bá thơng tin chung c h o c á c M S ở c ùng một 0. T h ơ n g tin

- Luán vãn tốt nghiên - Chươns 3 : Giao liếp vị tuxẽn tronu GSM

này là các thơng tin xác định vị trí, định vị kênh vơ tuyến. Là kcnh dường xuống, điểm tới d a điểm .

■ K ê n h điều khiến chung CCCH (C o m m o n Control Channel):

o K ênh tìm gọi PCH (Paging Channel): K ênh n à y sử dụ n g đ ể tìm gọi MS. L à kênh đường xuố n g , đ iể m tới điểm .

o K c nh truy c ập ngẫu nhiên R A C H (R a n d o m A c c e ss Channel): K ênh nàv dược MS sử dụng đ ể trả lời tìm gọi hoặc để dành một SDCCH. hoặc để thâm n h ậ p khi khới đ ầ u , hoặc đ ể d ă n g ký c u ộ c gọi. Là kênh đường lên, điểm tới điểm .

o K ê n h c h o phép truy cập A G C H (A c c ess G rant Channel): K ênh này sử dụ n g để d à n h m ộ t SD CCH hay trực tiếp m ột T C H c h o m ột MS. Là kênh đường xuống, đ iểm tới điểm .

■ K c n h điều khiển c huyê n d ụ n g DC CH (D edicated Control Channel):

o K ê nh điều khiển chuyơn d ụ n g độc lập SDCCH (Stand alone dedicated control Channel): K ê n h này sử d ụ n g đ ể báo hiệu c h o hệ thống khi thiết lập cu ộ c gọi trước khi c ấp m ộ t k ênh TCH. Các th ơ n g tin n à y c ĩ thể là c ác thịng s ố nhận thực, d ă n g ký, c h uyến vùng. Là kênh đường lên/xuống, đ iểm tới điểm .

o K ê n h đ iều khiến liên kết c h ậ m SA CCH (Slow A ssociated Control C h a n n e l) (liên kết với T C H hoặc SD CCH ): K ênh này s ử d ụ n g đ ể m an g th ơ n g tin liên tục về các thơng báo đ o đạc từ trạm di độ n g về cường độ tín hiệu thu được từ các ơ hiện thời và các ơ lân cận. T h ơ n g tin này phục vụ c h o chức n ă n g c h u y ể n giao. N ĩ c ũ n g được sử d ụ n g cho việc điều khiển c ơ n g suất của M S và đế đ ồ n g bộ thời gian. M ột khối SA CCH (456 bits) được gửi đi theo chu kỳ 4 80 m s trên m ột khe thời gian sử d ụ n g cho T C H hoặc SD CCH . L à kênh đường lên/xuống, điếm tới điểm .

o K ê n h điều khiển liên kết nhanh F A C C H (Fast A ssociated Control C h a n n e l) liên kết với TCM: F A C C H làm việc ờ chê độ “ lấy trộ m ” , nghĩa là nếu trong khi truyền dẫn bỗng nhiên cần trao dổi thơng tin báo hiệu với hệ th ố n g ờ tốc đ ộ lớn hơn nhiều so với khả n ă n g c ủ a SACCH. C hẳng hạn như trường hựp c h u y ê n giao thì F A C C H sẽ “ lấy trộ m ” các c ụm bít 20 m s s ố liệu (tiếng) sử d ụ n g cho việc truyền báo hiệu. Người sử dụng vẫn khỏng n g h e gián đoạn vì bộ giải m ã thav th ế 20 rns tiếng thiếu bằng m ột chuỗi bit nội suy. L à kênh đườ ng lên/xuống, đ iểm tới điểm.

- Luân vãn tốt nghiëp - Chương 3 : Giao liếp vơ [ỵỵến iro n s G SM K ê nh lưu lượng ( T C H ) ‘ K ê n h tồn tốc Bm (TCH /F) K ê n h b á n tốc Bm (TCH /F) Hai chiều K ênh q u ả n g bá (BCH) K ê n h đ iề u khiển

K ênh dieu khiên chu n g C C C H K ê nh điều khiển c h u y ê n dụ n g D C C H _ K ê n h hiệu chỉnh tần s ố FCCH - K ênh đ ồ n g bộ SCH - K cnh điều khiển q u ả n g bá BCCH " K ê n h tìm gọi PCH K ê nh c h o p hép thâm n h ậ p A G C H - K ênh thâm n hập ngẫu nhiên R A C H

- K ênh điều khiển c h uycn d ụ n g đ ộ c lập SD CCH - K ênh đ iều khiển liên kết c h ậ m S A C C H K ênh điều khiến liên

kết nha n h PA CCl [ A Một chiều r t ừ B T S đ ế n M S M ộ t c hiều từ M S đến BTS Hình 3.2: K ê nh logic tro n g G SM . 3.2. C ấ u t r ú c k h u n g T D M A , k iể u k ê n h , k iê u B u r s t t r o n g m ạ n g G S M :

N g u y ê n lý m ật m ã đường vơ tuyến (C yphcring) s ử dụ n g một thơng s ố là số k h u n g T D M A . Do vậy BTS phải đ á n h s ố k hung ở d ạ n g c hu trình.

C á c kênh cĩ đ ộ rộng b ăng thơng 2 00 K hz trong G S M được tiếp tục c h ia thành c á c k h e thời g ian 577 |! S , với 8 khe thời gian hình th àn h m ộ t khung T D M A 4.6 ms. M ộ t đ a k h u n a (120 hoặc 23 5 m s) được ghép bởi 2 6 hoặc 51 k h u n g T D M A . tuỳ thuộc vào đ ĩ là kênh lưu lượng hay kênh điều khiển. M ột siêu k h u n g (6.12 s) dược g hép bởi 51 hoặc 2 6 khung g h c p (tuỳ thuộc vào đ ĩ là kcnh lưu lượng hay kênh điều khiển). M ột s iêu siêu k hung được hình thành bới 2048 siêu k h u n g vĩi k h o ả n g thời gian là 3 giờ, 28 p hút, 53 g iâ y và 760 m s tương ứng s ố k h u n g trong m ột chu trình là 2715648 (2 21).

C ấ u trúc k hung '['D M A được kết hợp với c huỗi s ố 22 bits để nhận d ạ n g duy nhất k h u n g T D M A b ê n tro n a siêu siêu khung.

- Luán vàn tốt nghiép - Ch ươn s 3 : Giao tiếp VƠ liixcn Iro n s G SM

Chú ý:

K h u n g g hép g ồ m 26 khung: dùng để m a n g T C H , và SA CCH , FA C C H . 51 k h u n g g h c p n à y tạo thành m ộ t siêu khurm.

K h u n g g hép g ồ m 51 khung: d ù n g c h o các kênh đ iều kh iển BCH, và C C C H . 26 k h u n g g h é p này tạo thành m ộ t siêu khung.

5*7? (JÍ TDK A Fram® (4 6 ms)

0 1 2 3 4 5 6 7

26 Fram» Uulltrame ( 120 ma) , 51. Frame Uullirame (23* msl

0 1 2 23 24 25 0 1

___

2 48 49 50

ỉt. Uullilram® Superítame (6 12 s) 26 UuhitnamerSuperlrame . 1Ỵ 4)

0 ... 4

1 2 4 8 4 9 50

____ A

0 1 2 2 3 24 2 5

--- 4 . - - ' 2 0 Í S Su p«H ram «t = Hyperlrame <3 h 28 min 53 a 7 6 0 m 8)

0 1 2 2045 2046 2047

Hình 3.3: Cấu trúc khung T D M A trong G S M .

Céíc kcnh logic được gán vào cấu trúc k h u n g T D M A cĩ thể được n h ĩ m thành c á c kênh lưu lượng (TCI I) sử d ụ n g đ ê truyển đ ư a thoại hoặc d ữ liệu người s ử d ụng, kênh d iều kh iển (C C H ) s ử d ụ n g đế m a n g thơng tin đ ồ n g bộ và b á o hiệu. C á c k ê n h điều khiến c ị n dược c h ia thành c á c k ênh điều khiển phát q u ả n g bá, kcnh đ iều kh iển c h u n g , và kênh đ iề u khiển dược chỉ địnli.

T ố c đ ộ bít c ủa k ênh vơ tuyến trong CiSM là 270 .8 3 3 kbit/sec, tương d ư ơ n g với đ ộ dài k h e thời gian là 156.25 bits.

Đ e c h ố n g xung đột d ữ liệu, mỏi thiết bị đ ầ u cuối phải truyền c h ín h x á c tro n g khe thời g ia n c ủ a m ình với định thời khe thời gian được chỉ định. C ĩ m ộ t c á c h đơ n giản dể n g ă n các xung đột n h ư vậy là dự phịng m ột kh o ả n g thời gian bảo vệ đú dài đế đệm sự kh á c nhau về đ ộ dài dư ờ ng truyền. Cách khác để tránh xung đột c ụ m d ữ liệu (burst) là d ù n g kỹ thuật căn chinh thời gian. Kỹ thuật này c ĩ thế làm giám k h o ả n g thời gian bảo vệ, VI vậy I1Ĩ được á p dựna, cho phần lớn c á c hộ thống thịng tin di đ ộ n g m ặt đất T D M A .

- Luán vãn tơt nghiẽp - Chương ỉ : Giao tiếp vớ Ịỵỵến trous GSM

C ụ m ( B u r s t ) : Cụm là m ẫu Ih ơ n s tin m ột khe thời gian, mỗi khe thời gian trong kh u n g T D M A chứa các dữ liệu đ ã được điều c h ế gọi là c á c c ụ m (burst). C ĩ 5 loại cụm khác nhau: c ụm thường, c ụm hiệu chính tần số, c ụ m giả, c ụm truy cập:

1. C ụ m t h ư ờ n g ( n o r m a l b u r s t ) : bao 2ồm c huỗi 3 bits bắt đầu, 116 bits tải tin, 26 bits tập huấn đe thiết lập bộ càn bàng (đế dối p hĩ với ảnh hường c ủa nhiễu đa đ ư ờ n g ), 3 bits kết thúc (theo yêu cầu c ủa bộ m ã hố kênh), và k h o ả n g thời gian b ả o vệ (cĩ đ ộ dài 8.25 bits - làm “đ ệ m ” đ ể cho p hép các c ụm cĩ kho ả n g thời gia n dến khác nhau trono các khc thời gian gần kề từ các MS nằm rải rác về địa lv). 2 hits trong 1 16 bits tải tin được k ênh điều khiến liên kết nhanh (F A C C H ) sử d ụ n g để b á o hiệu rằng c ụ m đ ã được m ượn, c ị n lại 114 bits d à n h cho tải tin.

0.577 (OS, 156,25 bits

< —

3 bits 58 bits 2« bits 58 bits 3 bits

--- >

8.25 bits Stait Payload Tïàininj

s<quenc« Payload Stop Gcaxđ P«iod

Hình 3.4: Cấu trúc c ụm thườ ng (norm al hurst)

2. C ụ m h iệu c h i n h t ầ n số: C ụm này được sử d ụ n g để hiệu chỉnh tần sơ. Nĩ được sứ d ụ n g dế m a n g thơng tin kênh FCCH.

o Các bít c ố định đều là 0

o C ác bit đuơi (TB: Tail bít) và k h o ả n g bảo vệ G P giống n hư c ụ m bình thườn«. 0 .577 Ị-IS, 156,25 bits N V x' TB 3 bit Các bit c ố định 142 bits TB 3 hit GP 8.25 bit H ình 3.5: Cấu trúc c ụ m hiệu chỉnh tần số

3. C ụ m d õ n g b ộ : C ụm này được sử d ụ n g đê đ ồ n g bộ thời gian c ủ a trạm di động. T h ơ n g tin c huỗi d ồ n g bộ và các bit m ật m ã m a n g th ơ n g tin s ố khung T D M A c ù n g với m ã n h ậ n d ạ n2, trạm gốc BSIC. Nĩ được sử d ụ n g để m ang thơng tin kênh SCH. (Số khung T D M A : m ột trong c á c tính n âng c ủ a G S M là bảo vệ thơng

- I .uán ván tơt rmhici) - Chương J : Giao tiếp võ ịỵỵến troua G SM

tin c ủa người sử dụng. Đ iều này được thực hiện n h ờ m ật m ã hĩa thịng tin trước khi phát. T h u ậ t tốn sử d ụ n g s ố khung T D M A như m ộ t thơng s ố đầu vào vì th ế m ỗ i k h u n g phái được đ á n h s ố khung. Khi biết s ố k h u n g T D M A trạm di đ ộ n g biết loại kênh logic n à o đ a n g được truyền).

0.577 [as, 156,25 bits

TR Các bii (luơc Chuỗi đồng b ơ Các bit đươe TB GP

3 bit mật mã (39 hits) (64 b i t s ) mật mã (39 bits) 3 bi« 8.25 bu

Hình 3.6: Cấu trúc c ụm đ ồ n g bộ

4. Cụm thâm nhập: C ụm này được sử dụ n g đ ế thâm n hập n g ẫ u nhiên và cĩ

k h o á n g bào vệ d ê d à n h c h o c á c c ụ m phát từ trạm di đ ộng. Vì cụm này thâm n h ậ p đầu tiên nên c ĩ cụm bit bảo vệ dài hơn so với các c ụ m kh á c đ ế khơng c h ồ n g lấn cụm này với các khe thời gian liếp theo.

____________ 0.577 n s. 156,25 bits________________________

T B ( 'huỗi (lổng bỏ Các hit dươc TB G P

'i bit (41 bits) niíỊi mũ (36 bits) 3 bit 6 8.25 hit

Hình 3.7: Cấu trúc c ụ m th âm n hập

5. C ụ m g iả: Cụm này được phát đi từ BTS, Cụm này k h ơ n g m an g thơng tin. khuơn m ẫu giống n h ư c ụm thường.

3.3. Mã hố tiếng, mã hố kênh và ghép xen:

3.3.1. M ã hố tiếng:

Mã h ĩ a tiếng cĩ 02 n hiệm vụ: [14] M ã h ĩ a thoại theo chuẩn G S M (13 Kbps)

Biến đổi tốc đ ộ d ữ liệu để thích ứng tốc đ ộ 6 4 K bps ( iuậl n P C M ) với tốc độ 13 K b p s (tốc đ ộ của chuẩn GSM).

- Luán vãn tốt nghiên - Chương 3 : Giao tiếp vĩ tuxêh tromi GSM

Ffed;a

iiíer-

tacs

Hình 3.8: Sơ đ ồ m ã hĩa tiếng, m ã hĩa kênh và bảo mật.

T h u ậ t tốn m ã íiố tiếng sứ d ụ n g trong G S M dựa trên I xung hình c h ữ nhật kích thích bộ m ã hố d ự báo tuvến tính trong k h o ả n g thời gian lấy trước dài (RPE- LTP). Bộ m ã hố tiếng tạo ra các m ẫu trong k h o ả n g thời g ian 2 0 m s ở tốc độ 13kb/s tạo ra 260 bils tren 1 m ầu hay 1 khung. 2 6 0 bit này được chia thành các bit lớp 1 (182bit) và lớp 2 (78bit) dựa trên 1 tính tốn c h ủ quan về độ n h ạ y c ủa chúng đối với lỗi bit, trong đ ĩ c á c bit lớp 1 được coi là n hạy c ả m nhất.

3.3.2. M á hố kénh và g hép xen:

Bộ m ã hố kênh c ĩ nhiệm vụ thêm vào c á c bit kiểm tra chăn lẻ và m ã liố xoắn nửa tốc đ ộ 2 60 bit đầu ra c ủa bộ m ã h o á tiêng. Đ ẩ u ra c ủa bộ m ã h o á k ênh là 1 khung 456 hit, d ư ợ c chia thành 8 đoạn 57 bít và được chèn liên tiếp thành 8 k h u n g T D M A

1 14 bít. N h ư vậy. mỗi 1 k h u n g T D M A tương ứng sẽ bao g ồ m 2 đoạn 57 bit từ 2 khung riêng biệt c ủ a bộ m ã hố k ênh 4 56 hit. Kết q u a c ủ a m ã hố kênh và ghép xen là đ ể tính tốn ánh h ư ở n g c ủ a pha d inh và các nguồn nh iễu kh á c tới lỗi bit.

M ã hĩa k ênh được thực hiện theo 05 hước sau: Ị14 1

■ M ã h ĩ a xoắn: C ung c ấp khả n ăng sửa lỗi b ằng việc thêm phần dư vào chuỗi phát.

■ T ạ o vịng kiểm tra phần dư CRC: Đ ê phát hiện lỗi c h o các hít d ữ liệu lớp 1 ■ Sắp xếp lại và chia đoạn: Sau khi m ã hĩa xoắn, các bit được sắp x ế p lại và được

c h ia thành 8 khung.

■ G h é p xen: Trong truyền lan vơ tuvến thường xảy ra fading ờ m ột thời điếm nào đ ĩ . chính vì vậy, g hép xen làm nhiệm vụ “ trải” thơng tin c úa c huỗi d ữ liệu trên 0 2 k h u n g đ ể c h ố n g lỗi đ á m .

- Luân ván tốt nglìiêp - Chươ/Ig 3 : Giao liếp võ Ịỵỵến tronịi CiSM

■ T ạ o cụm (Burst): Sau khi d ữ liệu được nén và c h ố n g lỗi, dịng d ữ liệu sẽ được nén (theo thời gian) vào khuơn d ạng c ụm (burst íorm at). V iệc dịch chuyên định thời các c ụ m c ĩ thể đ ược á p d ụ n g đê đổ n g bộ thời gian động.

K l.tit nliav

cãiL) uliat J bit (luoi

Ị {>0*11 K t>ĩ( H iO A Ì <1uạ< MU ìếOầ Tuih toan in-k) bir CKC M.bits pdass I) (n-ki bít kiém trn K 2x(n-k+j+M, + Mlfbts Bọ IIISÌ Jio;i x o a n n ic i toc d ọ 2x(n-k+j+M,) biE

M|, bic (dass II)

— V V Sáp 1 \ \ej) J;ìi -U Bo oJku - ỳ Tno vn chia 1 —ì (2 kJiei c um iBiưst 1 (lo-.ỊUi - V H ình 3.9: Sơ đồ m ã h ĩ a kênh. 3.4. C ấ u t r ú c v ù n g đ ị a giĩi c ủ a m ạ n g G S M : 3.4.1. V ùng phục vụ M S C /V L R :

V ù n g phục vụ là m ộ t bộ phận của m ạ n g dược địn h n ghĩa n hư là m ột vùng m à « đĩ cĩ thể gọi đốn m ột thuê bao di clộng MS c ĩ dữ liệu ghi V L R . M ạng CÌSM/PLMN được chia thành m ột hay nhiều vùng phục VỌI M SC /V L R .

3.4.2. V ùng định vị LA (Local Area):

V ù n g định vị là m ộ t p h ầ n c ủ a vùng phục vụ M S C /V L R m à ở đ ĩ trạm (li dộng cĩ thể c h u y ể n đ ộ n g lự d o m à k h ơ n g cần c ập nhật thơng tin về vị trí cho tổng đài M S C /V L R đ iề u kh iển vùng định vị này.

V ùng địn h vị này là m ộ t vùng thơng báo tìm gọi th u ê bao di đ ộ n g bị gọi. M ạ n g nhận d ạng một vùng định vị b ằng cách sử dụ n g nhận d ạ n g vùng định vị (LAI: L ocal A rea Idenũty).

V ùng đ ịn h vị c ĩ thê c ĩ m ột s ố ơ và phụ thuộc vào m ột hav vài BSC n h ư n s nĩ chì thuộc một M S C /V L R .

3.4.3. Ơ (Cell):

V ù n2 định vị dược c h ia thành m ộ t số ơ. ồ là một vùng phú sĩ n g vơ tuyến dược m ạng n h ậ n d ạ n g b ằng nhận d ạ n g ơ tồn cầu (CGI: Cell G lobal Identity).

T rạ m di đ ộ n g nhận d ạng một ị bằng cách sử d ụ n g m ã nhận d ạng trạm gốc (BSIC: Base Stẳon klentity Code).

- ỉ .lúm vân tốt nuhiịp - Clitrưn.u 4: Bào mơ Ị thơn a tin trong CÌSM

C H Ư Ơ N G 4 : A N T O À N T H Ơ N G T I N T R O N G M Ạ N G G S M 4.1. (ỉiứi thiệu:

G S M là m ộ t c h u ẩ n cho th ơ n g tin di đ ộ n g s ố được c h ấ p n hận khắp th ế giới. Nĩ là m ộ t c h u ẩ n m ớ, và liên tục được phát triển. M ột trong các ưu điểm lớn n h ấ t c ủ a nĩ là k h á năng di đ ộ n g quốc tế. Với h à n g tỷ thuê bao trên tồn cầu. nhiều người d ã đặt ra câu hỏi liệu vấn đề an ninh trên m ạn g cĩ được đ ảm bảo hay khơng? Hiệp hội GSM đã trà lời n h ư sau: “ N g a y từ đầu, m ạn g G S M đ ã được thiết k ế với rát nhiều m ức an ninh

Một phần của tài liệu Sự phát triển của thông tin di động GSM lên 3G và vấn đề an ninh trên mạng GSM (Trang 52)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(95 trang)